什么是电力系统

电力系统基础知识福建瑞森化工有限公司11、什么是电网？什么是电力系统？2

电力网：由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络。电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。发电厂： 生成电能变电所： 变换和分配电能输配电线路： 输送电能用户： 消费电能动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。3电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统变电所：按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所：中间变电所：地区变电所：终端电站所：4发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输应用服务器电网调度5超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间62、电力系统的电压等级78500kV交流变电站、500kV直流变电站750kV交流变电站1000kV交流特高压和800kV直流特高压目前刚开始建设1000kV交流特高压有部分开始投入使用93、电力系统的行政划分。全国分2大电网：国家电网公司和南方电网公司。102002年以前前电力力系统统划分分跨省电电力系系统5个，独立省电电力系统若干干个112002年以后电力体体制改革后的的划分12国家电网公司司13144、发电厂15一次能源是指指直接由自然然界采用的能能源，如：煤煤、石油、天天然气、水利利资源、核原原料等。二次能源是由由一次能源经经加工转换而而获得的另一一种形态的能能源，如电力力、煤气、蒸蒸汽、焦碳等等。一、发电厂的的基本类型发电厂是把各各种一次能源源转换成二次次能源（即电电能）的场所所。按照发电厂所所消耗一次能能源的不同，，发电厂分为为以下几种。。1.火力发电厂以煤炭、石油油、天然气等等为燃料。⑴凝汽式火火电厂：只生生产电能，热热效率低，仅仅为30%~40%。16火电厂外景17热电厂外景18⑵热电厂:既生产电能又又生产热能。。热电厂的热热效率高达60%~70%。⑶燃气轮机机发电厂：燃燃气轮机与汽汽轮机工作原原理相似，所所不同的是燃燃气轮机的工工质是高温高高压的气体而而不是蒸汽。。这些作为工工质的气体可可以是用清洁洁煤技术将煤煤炭转化成的的清洁煤气，，也可以是天天然气等。2．水力发电厂厂水电厂是将水水的位能和动动能转换成电电能的场所，，也称水电站站。水电站的的类型可以分分为：(1)堤坝式:一般河流水位位的落差沿河河流是分散的的，为提高落落差就需要在在河流的上游游修建拦河坝坝，将水积蓄蓄、提高水头头，进行发电电。通常这类水电电站又细分为为坝后式和河河床式两种。。19坝后式水电站站:发电机厂房建建在坝后，全全部水头的压压力由坝体承承受，水库的的水由压力水水管引入厂房房，推动水轮轮发电机发电电。图1-2坝后式水电站站示意图20图1-3河床式水电站站示意图河床式水电站站:发电机厂房和和挡水堤连成成一体，厂房房也起挡水作作用。由于厂厂房修建在河河床中，故称称河床式。21图1-4引水式水电站站示意图3．抽水蓄能电站站抽水蓄能电站站是一种特殊殊形式的水电电站，具有水水轮机-发电机和电动动机-水泵两种可逆逆的工作方式式。⑵引水式水水电站:建在山区水流流湍急的河道道上或河床坡坡度较陡的地地段，由引水水渠道提供水水头，一般不不需要修建堤堤坝，或只修修低堰，适用用于水头比较较高的情况。。22(1)夜晚或周末低低负荷时，抽抽水蓄能电站站的机组作为为电动机运行行，利用电力力系统富余的的电能将下库库的水抽到上上库，以位能能的形式将电电能储存起来来。(2)在电力系统的的峰荷期间，，抽水蓄能电电站的机组又又作为发电机机运行，将上上库的水放下下来通过水轮轮机发电，用用以担任电力力系统峰荷中中的尖峰部分分，即起到调调峰作用。图1-5抽水蓄能电站站示意图23核电厂发电的的原理与火电电厂相似，都都要有一个热热源，将水加加热成蒸汽，，进而推动汽汽轮机旋转并并带动发电机机转动而发出出电能。不同同的是核电厂厂所用的热源源不是煤或石石油，它的热热源是原子核核的裂变能。。4．核电厂核电是一种安安全清洁的能能源，利用它它可以大大地地节约煤和减减少污染。一一个1000MW的火电厂一天天燃烧的煤是是9600t，而相应1000MW的核电厂，一一天只要3.3kg的U235，同样容量的的电厂其用燃燃料量竟相差差300万倍。利用铀(或钚）在反应应堆核裂变热能→（汽轮轮机）机械能能→电能24目前，中国有有4座核电站11台机组运行浙江秦山核电电站广广东大亚湾湾核电站江苏田湾核电电站岭岭澳核电站站中国在建中核核电站广东阳江核电电站浙浙江南部部的三门核电电站辽宁红沿河核核电厂江江西彭泽核核电厂a.消耗燃烧少b.燃烧时不需要要空气助燃c.容量越大越经经济d.有放射性污染染核电站特点：：25大亚湾核电站站26核电站远景27①太阳能热发发电：它是将将吸收的太阳阳辐射热能转转换成电能的的装置，其基基本组成与常常规火力电厂厂相似。②太阳能光发发电：太阳能能光发电不通通过热过程而而直接将太阳阳的光能转换换成电能，其其中光伏电池池是一种主要要的太阳能光光发电形式，，也叫光伏发发电。光伏发电是把把照射到太阳阳能电池上的的光直接变换换成电能的一一种发电形式式，它是目前前太阳能发电电研究的方向向。（1）太阳能发电电5．新能源发电电太阳能发电、、风力发电电、地热发电电、潮汐发电电、生物质能能发电及垃圾圾电厂等。28太阳能发电——光伏发电29将风能转换成成电能的发电电方式称为风风力发电。风风能属于于再再生生能能源源，，又又是是一一种种过过程程性性的的能能源源，，无无法法直直接接储储存，，还还具具有有随随机机性性，，所所以以对对风风能能的的应应用用技技术术上上比比较较复复杂。。图图1-８是是风风力力发发电电装装置置的的示示意意图图。。由由此此图图可可以以看看出出风力力发发电电机机生生产产过过程程的的简简单单描描述述。。（2）风风力力发发电电图1-8风力力发发电电装装置置的的示示意意图图1——风力力机机2——升速速齿齿轮轮箱箱3——发电电机机4——控制制系系统统5——改变变方方向向的的驱驱动动装装置置6——底板板7——塔架架8——控制制和和保保护护装装置置9——基础础10——电缆缆线线路路11——配电电装装置置30风力力发发电电厂厂31内蒙蒙古古风风能能储储量量全全国国第第一一目前前，，内内蒙蒙古古建建有有辉辉腾腾锡锡勒勒、、达达里里、、锡锡林林浩浩特特等等几几个个大大型型风风力力发发电电厂厂。。截截至至2004年底底，，全全区区累累计计推推广广小小型型风风力力发发电电机机15.8万台台，，解解决决了了15万散散居居牧牧户户的的基基本本生生活活用用电电。。截截至至2005年底底，，内内蒙蒙古古风风力力发发电电厂厂总总装装机机容容量量达达到到16.6万千千瓦瓦，，居居全全国国第第一一位位，，2006年风风力力发发电电总总装装机机容容量量发发展展到到100万千千瓦瓦。。据内内蒙蒙古古工工业业大大学学能能源源与与动动力力工工程程学学院院刘刘志志璋璋教教授授介介绍绍，，内内蒙蒙古古10米高高度度可可开开发发利利用用的的风风能能储储量量为为1.01亿千千瓦瓦，，占占全全国国总总储储量量的的40%，居居全全国国首首位位；；50米高高度度可可开开发发利利用用的的风风能能储储量量为为2.02亿千千瓦瓦，，占占全全国国总总储储量量的的40%。但但是是，，由由于于风风电电成成本本高高、、投投资资大大、、价价格格尚尚未未确确定定以以及及缺缺乏乏自自主主研研发发的的大大型型风风机机制制造造技技术术等等，，内内蒙蒙古古目目前前已已经经开开发发利利用用的的风风能能还还不不到到风风能能总总储储量量的的1%。内蒙古古风电电开发发正处处在发发展时时期，，到2010年计划划发展展为400万千瓦瓦。32地球本本身是是个大大热库库，地地热资资源遍遍布世世界各各地。。仅地表10公里以以内就就有可可供开开采的的热能能，地地热能能的储储量很很大，它它的总总量大大约是是煤炭炭的一一亿七七千万万倍。。但是是，目目前世界上上实际际能利利用的的地热热资源源很少少，主主要限限于蒸蒸汽田田和热水田田，这这两者者统称称为地地热田田。地地热电电站是是清洁洁的能能源。它它的发发电成成本比比水电电和火火电都都低，，而且且地热热发电电后排出的的热水水还可可以供供采暖暖、医医疗、、提取取化学学物质质等利利用，所所以目目前地地热发发电发发展很很快。。（3）地热热发电电33地热发发电厂厂34（4）潮汐汐发电电利用潮潮汐的的落差差推动动水轮轮机而而发电电称之之为潮潮汐发发电。。即在在海湾湾或河河流入入海口口处筑筑起堤堤坝，，涨潮潮时蓄蓄水，，高潮潮时关关闭。。退潮潮时形形成足足以使使水轮轮机工工作的的落差差时才才开始始放水水，将将蓄水水放出出，驱驱动水水轮发发电机机发电电。潮汐能能是地地球在在自转转过程程中，，海水水受月月流重重力牵牵引产产生的的。还还有小小部分分潮汐汐是受受太阳阳引力力牵引引形成成的。。海水水涨落落的周周期为为12小时25分钟，同时时在海底造造成三角流流。35潮汐发电示意图36中国最大的的潮汐发电电站：浙江江江厦潮汐汐电站，Pe=3200KW世界最大的的潮汐发电电站：法国国北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的的潮汐发电电站：加拿拿大Fundy高达39英尺，Pe=20MW世界首座海海底潮汐发发电站：挪挪威北部KvalsundPe=300KW375、变电站38变电所的基基本类型变电所起着着变换和分分配电能的的作用。从从发电厂送送出的电能能一般经过过升压远距距离输送，，再经过多多次降压后后才供给用用户使用，，所以电力力系统中的的变电所的的数量多于于发电厂，，变压器的的容量约是是发电机容容量的7~10倍。变电所分为为发电厂的的变电所（（升压变电电所）和电电力网的变变电所（降降压变电所所），根据变电所所在电力系系统的地位位与供电范范围，可以以将其分为为以下几类类。1.枢纽变电所所1)枢纽变电所所位于电力力系统的枢枢纽点，汇汇集着电力力系统中多多个大电源源和多回大大容量的联联络线，连连接着电力力系统的多多个大电厂厂和大区域域。2)电压等级一一般为330~500kV。3)枢纽变电所所在系统中中的地位非非常重要，，若发生全全所停电事事故，将引引起系统解解列，甚至至系统崩溃溃的灾难局局面。392.中间变电所所1)中间变电所所高压侧与与枢纽变电电所连接，，以穿越功功率为主，，在系统中中起交换功功率的作用用，或使高高压长距离离输电线路路分段，它它一般汇集集2~3个电源，这这样的变电电所主要起起中间环节节作用。2)电压等级多多为220~330kV，其中压侧侧一般是110~220kV，供给所在在的多个地地区用电并并接入一些些中小型电电厂。3)当全所停电电时，将引引起区域电电网解列，，影响面也也比较大。。3.地区变电所所1)地区变电所所主要任务务是给地区区的用户供供电，它是是一个地区区或城市的的主要变电电所。2)电压等级一一般为110~220kV。3)若发生全所所停电事故故，只造成成本地区或或城市停电电。404.终端变电所所1)终端变电所所位于输电电线路的末末端，靠近近负荷点。。2)高压侧电压压多为110kV或者更低（（如35kV），经过变变压器降压压为6~10kV电压后直接接向用户送送电。3)若发生全所所停电事故故，只是所所供电的用用户停电，，影响面较较小。分为：输电电线路、配配电线路三、电力线线路41发电厂和变变电所电气气设备简述述1．电气一次设设备直接生产、转转换和输配电电能的设备称称为电气一次次设备。一、主要电气气设备它们主要有以以下几种：(1)生产和转换电电能的设备如发电机、电电动机、变压压器等，它们们是直接生产产和转换电能的的最主要的电电气设备。42(2)接通或断开电电路的开关电电器为满足运行、、操作或事故故处理的需要要，将电路接接通或断开的的设备，如断断路器、隔离离开关、接触触器、熔断器器等。(3)限制故障电流流和防御过电电压的电器如用于限制短短路电流的电电抗器和防御御过电压的避避雷器、避雷雷针、避雷线线等。(4)接地装置用来保证电力力系统正常工工作的工作接接地或保护人人身安全的保保护接地，它它们均与埋入入地中的金属属接地体或接接成接地网的的接地装置连连接。43(5)载流导体电气设备必须须通过载流导导体按照生产产和分配电能能的顺序或者者说按照设计计要求连接起起来，常见的的载流导体如如母线、架空空线、电力电电缆等。(6)补偿装置如调相机、电电力电容器、、消弧线圈、、并联电抗器器等。它们分分别用来补偿偿系统的无功功功率、补偿偿小电流接地地系统中的单单相接地电容容电流、吸收收系统过剩的的无功功率等等。(7)仪用互感器如电压互感器器和电流互感感器，它们将将一次回路中中的高电压和和大电流变成成低电压和小小电流，供给给测量仪表和和继电保护装装置用。442．电气二次设设备对电气一次设设备进行测量量、控制、监监视和保护用用的设备，称称为电气二次次设备。它们们主要有：(1)测量仪表如电压表、电电流表、功率率表、电能表表等，它们用用以测量一次次回路的运行行参数。(2)继电保护及自自动装置它们用以迅速速反应电气故故障或不正常常运行情况，，并根据要求求切除故障、、发出信号或或作相应的调调节。(3)直流设备直流设备主要要用于供给保保护、操作、、信号以及事事故照明等设设备的直流供供电，它们有有直流发电机机组、蓄电池池、硅整流装装置等。45(4)控制和信号设设备及其控制制电缆控制设备是指指对断路器进进行手动或自自动的开、合合操作控制的的设备。信号号设备有光字字牌信号、反反映断路器和和隔离开关位位置的信号、、主控制室的的中央信号等等。控制电缆缆是连接二次次设备的电缆缆。(5)绝缘监察装置置用以监察交流流和直流系统统的绝缘状况况。46电力网的额定定标准电压(KV)：0.22、0.38（低压）3、6、10、35、60、110、220（高压）330、500（超高压）750、1000（特高压）471．断路器是一种开关电电器，能切除除或投入正常常负荷，并能能切断故障回回路。故障回回路中故障电电流通常很大大（如短路电电流），切断断故障回路需需专门强灭弧弧能力的灭弧弧装置，所以以断路器主触触头设于灭弧弧装置内，无无法观察其通通断状态，即即断开时无可可见断点。考考虑使用安全全，除小容量量低压断路器器外，一般断断路器均不能能单独使用，，必须与能产产生可见断点点的隔离电器器配合使用。。2．负荷开关也是一种开关关电器，能切切除或投入正正常负荷，具具有一定的灭灭弧能力，断断时有明显可可见断点。3．隔离开关是一种隔离电电器，只能切切除或投入空空载或很小（（儿安）的负负荷，断开时时有明显可见见的断点。往往往与断路器器配合使用。。4．熔断器是一种保护电电器，专门用用于切断过负负荷较大的回回路或短路回回路。当熔断断器熔体上通通过的的电流流超过过一定定值后后，熔熔体发发热熔熔断，，切断断电路路。5．电流互互感器器是一种种电流流变换换电器器，隔隔离高高电压压，通通常将将大电电流变变成小小电流流，以以取得得测量和和保护护用电电流信信号。。6．电压互互感器器是一种种电压压变换换电器器，隔隔离高高电压压，通通常将将高电电压变变成低低电压压，以以取得得测量和和保护护用电电压信信号。。7．避雷器器防过电电压侵侵入。。避雷雷器设设于被被保护护设备备的